| Project/Area Number |
22KJ1557
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| Project/Area Number (Other) |
22J14000 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
若林 拓 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 二酸化炭素 / 還元反応 / 光触媒反応 / ハイブリッド触媒系 / 電気化学的反応 / 金属錯体触媒 / DNA |
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| Outline of Research at the Start |
本研究はDNAと金属錯体からなるハイブリッド触媒系を新規に開発するものである。従来の触媒系では金属錯体周辺の配位環境を厳密に制御することは困難であったのに対し、本触媒系はDNAの周期的構造を利用することによって、金属錯体の固定位置、周囲の第二配位圏の環境を厳密に制御することを狙っている。
本ハイブリッド触媒系はDNAの導電性を利用した電気化学的な触媒反応に供することを想定している。申請者の研究室では電気化学的な二酸化炭素還元反応の開発を行っている。申請者はここで培った知見をもとに、本ハイブリッド触媒系を用いた二酸化炭素等の小分子変換反応開発に取り組んでいる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は触媒反応に対して活性を示しうる金属錯体触媒の開発、それを含む人工DNA鎖の合成、合成したハイブリッド触媒系の電気化学的反応への応用の3ステップからなる。採択期間において、申請者はイリジウム、オスミウム、ルテニウム、鉄などをそれぞれ含む金属錯体を新たに開発し、可視光照射下においてこれらが二酸化炭素還元反応に対して優れた触媒活性を示すことを見出している。類似の配位子を用いているのにも関わらず、中心金属の種類によって生成物選択性や触媒の性能・耐久性が大きく変化することは特筆すべき点である。また、電気化学測定や過渡吸収分光測定を用いることで、その反応機構に関して多くの重要な知見を得ることに成功した。一部錯体の研究結果は国際論文誌への掲載に向けて現在査読中であり、またその他の研究結果は査読を経て国際論文誌に既に掲載済みである。
採択期間において、全体としておよそ3分の1の研究計画が完了した。申請書2ステップ目の人工DNA鎖の合成まである程度方法を確立することに成功したが、これに金属錯体を導入するステップにおいて、金属錯体に必要な置換基を導入する方法を確立することができなかった。この理由に関して、金属錯体のリン配位子が高い反応性を有しており、置換基導入における種々の反応剤と望まない副反応を引き起こしたためであると考えている。副反応を起こしにくい置換基導入法の開発、あるいはリン配位子を強力に保護する方法の開発が不可欠であると考えられる。
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